电工电子技术基础第十一章ppt课件

第一节第一节整流电路整流电路第二节第二节滤波电路滤波电路第三节第三节稳压电路稳压电路第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源第五节第五节集成稳压电路集成稳压电路本章小结本章小结第十一章第十一章整流、滤波及稳压电路整流、滤波及稳压电路 第一节第一节整流电路整流电路1组成：单向桥式整流电路如图所示，是由组成：单向桥式整流电路如图所示，是由 4 只二极管只二极管接成电桥形式。接成电桥形式。一、整流电路一、整流电路 3电路特点：输出电压脉动小；每只整流二极管承受的电路特点：输出电压脉动小；每只整流二极管承受的最大反向电压也较小；变压器的利用效率高。最大反向电压也较小；变压器的利用效率高。2工作原理：工作原理：（1当当 vi 正半周时变压器正半周时变压器T次级线圈次级线圈 3 正正 4 负，二极管负，二极管VD1、VD2 导通，导通，VD3、VD4 截止负载截止负载 RL 上获得单向脉动电上获得单向脉动电流。电流方向：流。电流方向：3VD1 负载负载 VD2 4。（2当当 vi 负半周时负半周时 变压器变压器T次级线圈次级线圈 4 正正 3 负，二极管负，二极管VD3、VD4 导通，导通，VD1、VD2 截止负载截止负载 RL 上获得单向脉动电上获得单向脉动电流。电流方向：流。电流方向：4VD3 负载负载 VD4 3。第一节第一节整流电路整流电路（1特点：输出的负载电压是可控的。特点：输出的负载电压是可控的。二、可控整流电路二、可控整流电路第一节第一节整流电路整流电路（2工作过程：工作过程：当当 t=时，控制极加有触发电压时，控制极加有触发电压 uG，晶闸管具备，晶闸管具备了导通条件而导通，由于晶闸管正向压降很小，电源电压几乎了导通条件而导通，由于晶闸管正向压降很小，电源电压几乎全部加到负载上，即全部加到负载上，即设为设为 u1 变压器一次电压，变压器一次电压，u2 为变压器二次电压，为变压器二次电压，RL 为为负载。负载。当当 u2 为正半周时，晶闸管为正半周时，晶闸管 VT 承受正向电压，如果此时承受正向电压，如果此时没有加触发电压，则晶闸管处于正向阻断状态，负载电压没有加触发电压，则晶闸管处于正向阻断状态，负载电压 uL=u2uL=0第一节第一节整流电路整流电路 在在 t 期间，虽然期间，虽然 uG 在晶闸管导通以后立即在晶闸管导通以后立即消失，但晶闸管仍然保持导通，因而，在这期间，负载电压消失，但晶闸管仍然保持导通，因而，在这期间，负载电压 uL 基本与二次电压基本与二次电压 u2 保持相等。保持相等。当当 t =时，时，U2=0，晶闸管自行关断。，晶闸管自行关断。t 2 时，时，uL 进入负半周，晶闸管承受反向进入负半周，晶闸管承受反向电压呈反相阻断状态，负载电压电压呈反相阻断状态，负载电压 uL=0。第一节第一节整流电路整流电路（3原理分析：原理分析：在在 u2 的第二个周期，电路将重复第一周期的变化。如的第二个周期，电路将重复第一周期的变化。如此反复，负载此反复，负载 RL 上就得到单向脉动的直流电压。上就得到单向脉动的直流电压。uL平均值平均值 控制角控制角 的可控制导通角的可控制导通角 ，越大越大 越小，且和越小，且和为定值，为定值，+=。控制角控制角 可改变了负载电压可改变了负载电压 uL 的平均值，即的平均值，即反之亦成立。反之亦成立。第一节第一节整流电路整流电路 1电路图电路图三、单结晶体管触发电路三、单结晶体管触发电路第一节第一节整流电路整流电路 2工作原理工作原理（1触发脉冲电压的形成：触发脉冲电压的形成：接通电源，电源通过微调电阻接通电源，电源通过微调电阻 RP 和和 R1，对电容，对电容 C 充电，充电，电压电压 UC 上升，当上升到单晶结管的导通电压后，单结晶体管上升，当上升到单晶结管的导通电压后，单结晶体管导通，导通，C 通过通过 R3 放电，在放电，在 R3 上形成很窄的正脉冲上形成很窄的正脉冲 ub1，随着，随着 C 的放电，单结晶体管发射极的放电，单结晶体管发射极 e 点电压低于导通值而截止，放点电压低于导通值而截止，放电结束，一个周期结束。随后电源继续给电结束，一个周期结束。随后电源继续给 C 充电，重复上述过充电，重复上述过程，在程，在R3 上便形成了触发脉冲电压。上便形成了触发脉冲电压。第一节第一节整流电路整流电路（2分析：分析：改变改变 RP 阻值大小，即可调整阻值大小，即可调整 C 的充电快慢，从而改的充电快慢，从而改变脉冲频率。变脉冲频率。时间常数时间常数 =RC。当。当 RC时，触发脉冲前移。时，触发脉冲前移。第一节第一节整流电路整流电路 第二节第二节滤波电路滤波电路一、一、RC 平滑滤波器平滑滤波器 二、二、LC 平滑滤波器平滑滤波器 滤波器：由电容器、电感器和电阻器按一定方式组合而成滤波器：由电容器、电感器和电阻器按一定方式组合而成的，产生滤波作用的电路。的，产生滤波作用的电路。一、一、RC 平滑滤波器平滑滤波器 1工作原理：工作原理：RC 平滑滤波电路的输入输出电压波形如图平滑滤波电路的输入输出电压波形如图所示。所示。滤波：整流电路中输出的脉动直流电，保留其直流成分，滤波：整流电路中输出的脉动直流电，保留其直流成分，而滤除它的交流成分的过程。而滤除它的交流成分的过程。第二节第二节滤波电路滤波电路 滤波前输入脉动直流电，滤波后，输出为平滑的直流电，而滤波前输入脉动直流电，滤波后，输出为平滑的直流电，而RC组成的滤波电路，利用储能元件组成的滤波电路，利用储能元件 C 的储能作用实现滤波。的储能作用实现滤波。对于直流成分：对于直流成分：C 相当于开路，相当于开路，XC=。直流电压被。直流电压被 R 和和RL 分压，为了使直流电压在分压，为了使直流电压在 R 上的压降较小，上的压降较小，R XC，从，从而保证交流成分在负载电阻而保证交流成分在负载电阻RL上的压降大大减小上的压降大大减小。滤波电容。滤波电容 C的选择条件：能使它在的选择条件：能使它在 50 Hz或或 100 Hz频率时的容抗相对频率时的容抗相对于电阻于电阻 R 小的多。小的多。第二节第二节滤波电路滤波电路 二、二、LC 平滑滤波器平滑滤波器1工作原理：工作原理：LC 平滑滤波器的电路与工作波形如图所示。平滑滤波器的电路与工作波形如图所示。滤波电容滤波电容 C 的选择条件：能使它在的选择条件：能使它在 50 Hz或或100 Hz频频率时的容抗相对于电感率时的容抗相对于电感 L 的感抗小的多。的感抗小的多。第二节第二节滤波电路滤波电路 2参数选择参数选择对于交流成分：对于交流成分：XL XC。因而，交流成分几乎全部降落。因而，交流成分几乎全部降落在线圈在线圈 L 的两端，而电容两端的交流电压降极小。的两端，而电容两端的交流电压降极小。滤波电容和平滑电容一般都采用电解电容器。滤波电容和平滑电容一般都采用电解电容器。滤波电容滤波电容 L的选择条件：的选择条件：L 选择越大，滤波效果越好，通选择越大，滤波效果越好，通常取值在几亨到几十亨。常取值在几亨到几十亨。对于直流成分：对于直流成分：XL=0，而，而 XC=。因而，直流输出电。因而，直流输出电压是由电感线圈的直流电阻和负载压是由电感线圈的直流电阻和负载 RL 来分压。直流电压全部来分压。直流电压全部降在负载电阻降在负载电阻 RL 上因为电感线圈的直流电阻很小）。上因为电感线圈的直流电阻很小）。第二节第二节滤波电路滤波电路 第三节第三节稳压电路稳压电路一、硅稳压二极管的工作特性一、硅稳压二极管的工作特性二、工作原理二、工作原理 稳压电路：当电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定稳压电路：当电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定电压的电路。电压的电路。实验实验 11-1硅稳压二极管特性实验硅稳压二极管特性实验2记录实验结果分析归纳。记录实验结果分析归纳。1按图所示电路安装实验线路。按图所示电路安装实验线路。第三节第三节稳压电路稳压电路 1硅稳压二极管：具有稳压特点，是晶体管稳压电路的基硅稳压二极管：具有稳压特点，是晶体管稳压电路的基本元件，是特殊的二极管。符号：本元件，是特殊的二极管。符号：2硅稳压二极管特性：反向击穿硅稳压二极管特性：反向击穿区的曲线更为陡峭，其反向特性曲线如区的曲线更为陡峭，其反向特性曲线如图所示。图所示。一、硅稳压二极管的工作特性一、硅稳压二极管的工作特性（1反向电压反向电压 UR 较小时，稳压二较小时，稳压二极管的反向电流很小。极管的反向电流很小。（2UR 增加到某一值时，反向电增加到某一值时，反向电流开始急剧增加，稳压二极管的工作状流开始急剧增加，稳压二极管的工作状态进入反向击穿区。态进入反向击穿区。第三节第三节稳压电路稳压电路 3稳压原理：反向电流大范围变化而反向电压几乎不变。稳压原理：反向电流大范围变化而反向电压几乎不变。4实现方法：限制反向击穿电流，使管功率损耗不超过额实现方法：限制反向击穿电流，使管功率损耗不超过额定值。定值。第三节第三节稳压电路稳压电路 网电压波动网电压波动稳压电路输入电压稳压电路输入电压 Ui VZ 两端电压两端电压输出电压输出电压 Uo Iz 显著显著通过通过R的电流的电流 I1 R 上压降上压降 输出输出 Uo输出电压保持近似稳定。输出电压保持近似稳定。二、工作原理二、工作原理第三节第三节稳压电路稳压电路 第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源一、直流稳压电源的构成一、直流稳压电源的构成二、直流稳压电源的工作原理二、直流稳压电源的工作原理 1组成框图如下组成框图如下变压器：变压，将网电交流变压器：变压，将网电交流 220 V）降至所需交流电压。）降至所需交流电压。一、直流稳压电源的构成一、直流稳压电源的构成整流电路：整流，将交流电整流成脉动直流电。整流电路：整流，将交流电整流成脉动直流电。滤波器：滤波，将脉动直流电转换为平滑直流电。滤波器：滤波，将脉动直流电转换为平滑直流电。稳压器：稳压，将平滑直流电变成稳定的恒压直流电。稳压器：稳压，将平滑直流电变成稳定的恒压直流电。第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源 2电路图如图所示电路图如图所示 第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源 图中标明各点的输出电压波形如图所示。图中标明各点的输出电压波形如图所示。第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源 3桥式整流电路构成：二极管桥式整流电路构成：二极管 VD1、VD2、VD3、VD4 组成，桥式整流器直接与供电电网相接。组成，桥式整流器直接与供电电网相接。滤波电路构成：电容滤波电路构成：电容 C1、C2 和电阻和电阻 R1 组成。组成。稳压电路构成：稳压二极管稳压电路构成：稳压二极管 VD5、R2，稳压电路与负载相，稳压电路与负载相接。接。第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源 实验实验 11-2直流稳压电源电路实验直流稳压电源电路实验1按图示电路在实验板上安装电路。按图示电路在实验板上安装电路。二、直流稳压电源的工作原理二、直流稳压电源的工作原理第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源 2用自耦调压器将电源变压器与电网连接起来。调节自耦用自耦调压器将电源变压器与电网连接起来。调节自耦变压器，使变压器，使 1 与与 2 点间的电压为点间的电压为 220 V。3将变压器二次电压将变压器二次电压 12.6 V 加到桥式整流器的输入端，加到桥式整流器的输入端，并用示波器观察并用示波器观察 3 和和 4 点间的波形。点间的波形。4示波器与万用表分别测量示波器与万用表分别测量 5 与与 6 点、点、7 与与 6 点间的电压点间的电压和波形。和波形。5将示波器与直流电压表接在点将示波器与直流电压表接在点 8 和和 6 点间，用点间，用 2.2 k 电位器作为电路负载。用电流表测量输出电流。电位器作为电路负载。用电流表测量输出电流。第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源 6调节自耦调压器，使输入电压在调节自耦调压器，使输入电压在 10 的范围内调整，的范围内调整，即分别使即分别使 Ui=200 V 和和 Ui=240 V，测量相应的输出电压。，测量相应的输出电压。7关掉电源、拆掉电路。对实验结果进行分析和归纳总结关掉电源、拆掉电路。对实验结果进行分析和归纳总结（1结合结合 3、5、7、8 的波形变化，说明各部分作用。的波形变化，说明各部分作用。（2输入电压调整时，输出电压为什么可以稳定。输入电压调整时，输出电压为什么可以稳定。（3稳压管工作时有何要求反接、限流、稳压值的选稳压管工作时有何要求反接、限流、稳压值的选择）。择）。第四节第四节直流稳压电源直流稳压电源 第五节第五节集成稳压电路集成稳压电路 一、集成稳压电路一、集成稳压电路二、实用举例二、实用举例 1“三端式集成稳压电路：三端式集成稳压电路：具有三个引线端，即：具有三个引线端，即：一、集成稳压电路一、集成稳压电路第五节第五节集成稳压电路集成稳压电路 公共接地端公共接地端载）载）稳定电压输出端接负稳定电压输出端接负）不稳定电压输入端接不稳定电压输入端接TU 国产三端式集成稳压电路由国产三端式集成稳压电路由 W78 系列和系列和 W79 系系列等。列等。2它的外形与普通晶体管类似，外壳就是公共端，不必它的外形与普通晶体管类似，外壳就是公共端，不必将其散热片与底板绝缘，因而使用安装很方便。将其散热片与底板绝缘，因而使用安装很方便。外形结构如图所示。外形结构如图所示。第五节第五节集成稳压电路集成稳压电路 代表符号如图所示代表符号如图所示第五节第五节集成稳压电路集成稳压电路 1单路输出正电压的接法单路输出正电压的接法 二、实用举例二、实用举例第五节第五节集成稳压电路集成稳压电路 2单路输出负电压的接法单路输出负电压的接法第五节第五节集成稳压电路集成稳压电路 本章小结本章小结 1 1滤波电路滤除脉动电流中的交流成分，常采用电容滤滤波电路滤除脉动电流中的交流成分，常采用电容滤波电路。波电路。2 2稳压电路中稳压二极管必须工作在反向击穿状态下，稳压电路中稳压二极管必须工作在反向击穿状态下，这样才能在较大电流变化范围内保持电压稳定。这样才能在较大电流变化范围内保持电压稳定。3电源电压在正、负半周各自的电流回路，并注意电路电源电压在正、负半周各自的电流回路，并注意电路接线规律，即负载端必须获得极性固定的直流电压。负载端接接线规律，即负载端必须获得极性固定的直流电压。负载端接在二极管桥路的共负极端和共正极端。在二极管桥路的共负极端和共正极端。4“三端式集成稳压电路具有三个引线端，分别是不三端式集成稳压电路具有三个引线端，分别是不稳定电压输入端，稳定电压输出端和公共接地端。稳定电压输入端，稳定电压输出端和公共接地端。